Luftwiderstand

Wenn Luft auf einen Körper trifft und ihn umströmt, dann wirkt auf den Körper eine Kraft. Ihre Komponente in Anströmrichtung ist der Luftwiderstand. Er hat drei Ursachen:

Luft wird beim senkrechten Aufprall völlig abgebremst. Das erzeugt einen Druck, den dynamischen Druck, und die zugehörigen Kraft wird Druck-, Form- oder Stirnwiderstand genannt. Er nimmt mit dem Quadrat der Relativgeschwindigkeit zwischen Anströmung und Körper zu.
Luft wird unter Beibehaltung des Betrages ihrer Geschwindigkeit aus ihrer Anströmrichtung abgelenkt. Dadurch verringert sich die Geschwindigkeitskomponente in der Anströmrichtung. Dies verursacht ebenfalls eine Widerstandskraft. Man sagt vornehmer, dieser Widerstand werde durch die Umlenkung induziert. Insbesondere induziert jeder aerodynamisch Auftrieb einen Widerstand, aber nicht jeder induzierte Widerstand wird vom Auftrieb verursacht.
Bei gegebenem Auftrieb nimmt der von ihm induzierte Widerstand mit dem Kehrwert der Relativgeschwindigkeit ab.
Wenn Luft tangential entlang der Oberfläche eines Körpers strömt, dann verliert sie in der Grenzschicht des Körpers Geschwindigkeit und Energie. Dem dabei an den Körper abgegebenen Impuls entspricht eine Kraft, der Reibungs- oder Schubspannungswiderstand.
In einer laminaren Grenzschicht ist der Reibungswiderstand proportional zur Relativgeschwindigkeit, in einer turbulenten Grenzschicht proportional zum Quadrat der Relativgeschwindigkeit.